VII

Conclusions générales.

Nous venons d'examiner, sous la forme de la critique la plus sévère, les divers obstacles qui s'opposent au développement rapide de la Physique moléculaire, en d'autres termes, qui s'opposent au progrès de nos connaissances sur la constitution intime des corps et les phénomènes qui en dépendent. Parmi ces obstacles, quelques-uns sont inhérents à la nature même du problème et ne pourront être éliminés que très-tardivement; d'autres, au contraire, pourront être tournés, ou même être mis de côté à la faveur de quelques perfectionnements apportés à nos méthodes d'investigation, soit analytiques, soit expérimentales.

A un bon nombre de lois non plus empiriques, mais pourtant dérivées directement de l'observation et admises primitivement en Physique, nous sommes parvenus, soit par la seule discussion des faits, soit par l'analyse, à substituer des lois secondes tout à fait rationnelles et déjà beaucoup plus approximatives. Un grand pas nous reste encore à accomplir, il est vrai : nous avons à faire subir une seconde épuration à ces lois corrigées et à y séparer les uns des autres des termes

plus ou moins hétérogènes, ou tout au moins dissemblables, que nous avons dû confondre jusqu'ici en une même somme. Le pas qui nous reste à faire en ce sens est certainement immense, le problème est des plus ardus, analytiquement et expérimentalement ; mais il n'est pas insoluble, et nous n'avons point à désespérer du succès.

Quoi qu'il en soit, en acceptant les choses telles qu'elles sont aujourd'hui même, nous pouvons, sans risquer désormais de nous faire la moindre illusion, affirmer que l'ordre d'études que nous avons circonscrites dans la seconde branche de la Thermodynamique constitue déjà un corps de science bien assis, bien délimité et des plus riches en beaux résultats. Jetons un regard rétrospectif sur la route que nous avons parcourue, et constatons quelles sont les données nouvelles que nous pouvons dès à présent considérer comme définitivement acquises, et aussi quelles sont celles qui ont besoin encore d'être étayées plus solidement, avant de prendre rang dans la Science.

L'un des termes les plus remarquables et les plus importants que nous ayons été contraints d'introduire dans les équations, c'est le volume atomique des corps, que nous avons désigné par W, Par plusieurs voies très-difiFérentes nous avons été amenés à reconnaître que nous ne pouvons plus considérer le volume apparent d'un corps quelconque comme une totalité variable en toutes ses parties, mais qu'au contraire ce volume est constitué par une partie absolument immuaBle en grandeur, formant la masse, la partie ponde* rable des corps, et d'une autre variable formée par la difiFérence du volume apparent et du volume immuable. Cet énoncé est absolument indépendant de la question de la divisibilité ou de la non-divisibilité à l'infini de la matière ; il demeure rigoureusement correct en toute hypothèse : peu importe que

Ton considère Tatome comme ayant un volume fini, si petit d'ailleurs qu'on voudra, ou qu'on en fasse un point géométrique. La valeur de Wj en un mot, ne concerne que la totalité de la matière formant réellement chaque corps, et nullement chaque fraction en laquelle nous pouvons concevoir la matière comme subdivisée.

J'ai dit que nous avons été conduits et contraints à cet énoncé par plusieurs voies très-différentes. Le fait que pose notre énoncé est en effet d'une importance tellement capitale, au point de vue de la Philosophie naturelle, que plus d'une espèce de preuves devenait indispensable pour le mettre à l'abri de toute contestation. Il ne suffisait pas que tel ordre de phénomènes s'expliquât mieux, que cette loi devînt plus rigoureuse, lorsqu'on admet l'existence de W; il fallait que la réalité de cette existence s'imposât à nous comme une nécessité première, ressortant de l'étude expérimentale et analytique de tout l'ensemble des phénomènes moléculaires.

Dans le cours entier de cet Ouvrage, dans le développement de la première comme dans celui de la seconde branche de la Thermodynamique, je me suis abstenu soigneusement de tout ce qui pourrait, même de loin, ressembler à une discussion de Métaphysique. J'ai eu plus d'un motif plausible pour procéder ainsi, et le lecteur certainement m'aura approuvé. Mon intention n'est pas, même en terminant ce Livre, de quitter cette réserve. Je pense cependant que ce serait pousser la prudence trop loin, que ce serait laisser une lacune dans un ouvrage comme celui-ci, que de ne pas faire, tout au moins, ressortir les conditions nouvelles successivement imposées à la Métaphysique, disons beaucoup plus justement, à la Philosophie naturelle, par l'étude stricte des phénomènes. Nous n'aurons d'ailleurs pas à recourir pour cela à autre chose qu'au langage le plus élémentaire.

L'hypothèse, quoique gratuite, car il n'esl pas possible d'employer une autre épithète, l'hypothèse, généralement, universellement admise aujourd'hui, c'est que la chaleur, la lumière, l'électricité ne sont que des modes de mouvement de la matière. J'ai examiné cette interprétation ailleurs, avec tous les soins possibles, sans quitter un seul instant le terrain des faits purs et simples, et j'en ai montré l'insuffisance. Nou$ n'avons point ici à reprendre cette discussion à son point de départ ; nous n'avons point à chercher si les phénomènes de la chaleur en particulier sont ou non les résultats du mouvement des atomes. Nous pouvons même aller beaucoup plus loin, nous pouvons temporairement adopter Tinterprétation en son entier; mais nous devons chercher les conditions nouvelles qui lui sont imposées par le seul fait de l'introduction du terme W dans les équations. Et, je le répète, les résultats de cette recherche se résument en une seule phrase dénuée de toute apparence de subtilité métaphysique.

On dit que la chaleur, entre autres, est un mode de mouvement des atomes de la matière. La température d'un corps n'est que la grandeur relative de ce mouvement ; lorsqu'un corps s'échauffe, la vitesse s'accroît; lorsqu'il se refroidit, elle diminue. Le mode même de mouvement a été défini de diverses manières quant à sa forme. La plus simple et la plus naturelle d'ailleurs qu'on ait conçue, c'est l'oscillation rectiligne entre des limites dont l'étendue détermine le volume spécifique du corps à chaque température donnée; mais osciller signifie aller et venir, et par conséquent s^ arrêter périodiquement un instant infiniment petit aux deux extrémités d'une course. Pour que deux atomes, qui se heurtent avec des vitesses égales et contraires en direction et qui par conséquent s'arrêtent un instant infiniment court, puissent reprendre intégralement leur vitesse en sens contraire, il faut donc de toute nécessité

qu4l se trouve en eux ou en dehors d'eux quelque chose qui soit capable de rétablir le mouvement temporairement éteint.

Or la constance de W pour un corps donné exclut de la façon la plus absolue la possibilité de l'existence de ce quelque chose dans Tatome même, qu'on le considère d'ailleurs comme un point géométrique ou comme doué d'étendue. Ce quelque chose se trouve donc en dehors de l'atome et entre les atomes. Que nous concevions maintenant ou non la nature de ce quelque chose, peu importe : c'est là une question toute relative qu'il est fort inutile de débattre ici ; mais son existence même s'impose à nous comme la vérité d'un axiome de Géométrie. Au cas particulier de la chaleur, ce quelque chose constitue un principe répulsif, et c'est de lui que relèvent les oscillations des atomes si la chaleur est un mouvement.

Nous n'avons point ici, je le répète, à discuter ce côté de la question. Le pas que nous venons de faire sur le domaine de la Philosophie naturelle est assez grand déjà pour nous y borner.

Je ferai seulement remarquer que, du moment que nous sommes condamnés à admettre en dehors de l'atome un principe répulsif spécifiquement distinct de celui qui rend les oscillations possibles, il devient tout à fait inutile de recourir à un mouvement oscillatoire pour expliquer la chaleur : ce principe répulsif, cet élément constitutif des corps, que j'ai appelé ailleurs la force calorique, suffit parfaitement à lui seul.

Nous avons admis, au cas particulier du calorique, qu'il s'agit d'oscillations rectilignes des atomes ; mais les raisonnements que nous avons faits s'appliquent rigoureusement à n'importe quel autre mode de mouvement qu'on voudra

admettre, et ces raisonnements aboutissent aux mêmes conséquences.

Je ferai remarquer de plus, mais sous forme de plus en plus digressive, que ce qui vient d'être dit du prétendu mouvement moléculaire qui constituerait les phénomènes thermiques s'applique mot pour mot au mode de mouvement par lequel on explique Télectricité, et s'applique a fortiori au mode de mouvement par lequel on a eu la prétention inouïe d'expliquer la gravitation.

En discutant la loi de Dulong et Petit, nous sommes parvenus à une conclusion capitale quant à la Chimie. Il n'est pas impossible que les corps aujourd'hui appelés simples soient au contraire des corps composés ; mais, si un seul d'entre eux est simple, tous le sont; si un seul d'entre eux est composé, tous le sont et sont du même ordre. Il est, d'après cela, impossible désormais d'admettre l'existence d'un élément primordial unique. Dans la même discussion, toutefois, nous nous sommes heurtés à des anomalies inexplicables pour le moment et dont la solution exigera des recherches analytiques et expérimentales toutes nouvelles.

En discutant ce qu'on appelle les changements d'état des corps, nous avons reconnu que les passages de l'état solide à l'état liquide, et de l'état liquide à l'état gazeux ne constituent ni un saut brusque, une rupture entre deux ordres de propriétés distinctes, ni non plus cependant une continuité proprement dite. Ils résultent de ce qu'il existe pour chaque corps trois volumes interatomiques, disons trois distances moléculaires auxquelles la répulsion calorifique fait précisément équilibre à la somme des forces internes et externes qui tendent à rapprocher les particules.

Ck)mme la somme des forces internes R est, entre autres et directement, dépendante de la distance absolue des atomes.

comme la répulsion calorifique est à chaque température tout aussi directement dépendante de cette distance , il ne peut y avoir de doute qu'il existe entre la composante P de la somme (R -f- P) et la température une relation définie et universelle. Ija forme réelle et naturelle de cette relation est encore inconnue. Sa détermination est liée de la façon la plus intime à la solution dn problème des trois corps, qu'il constitue d'ailleurs, comme en Astronomie, une question de Dynamique, ou qu'il constitue une question de Statique ; en d'autres termes, que le calorique soit un mouvement des atomes ou une force répulsive proprement dite.

Nous avons reconnu que l'affinité chimique entre comme une composante distincte dans la somme R : de l'intensité de cette force et de l'intensité de l'attraction moléculaire, nous ne pouvons pas faire une simple addition. Qu'on veuille à tout prix faire de ces deux manifestations une même force, ou que, comme tous les faits semblent nous y conduire, on en fasse deux forces distinctes, il est certain que la combinaison de leurs effets ne peut s'exprimer par une addition arithmétique.

L'étude rigoureuse des variations de R en fonction de u ou (V — W) pour les corps simples et pour ceux d'une composition de plus en plus complexe, en nous faisant connaître la forme et l'étendue des perturbations de l'action de l'attraction moléculaire seule, nous permettra d'évaluer sous forme numérique la grandeur de la force chimique.

En résumé et pour conclure sous forme concise, nous voyons que la dissection et la réduction du terme R en ses diverses composantes doivent désormais être le but de tous nos efforts. Elles nous conduiront, d'une part, à l'épuration complète d'un ensemble de lois naturelles qui ne peuvent jusqu'ici être considérées que comme approximatives, et,

d'autre part, à une notion correcte et positive de la constitution réelle des corps.

Les difficultés analytiques et expérimentales qui nous restent à vaincre sont immenses , sans doute; mais la route nous est clairement tracée, et nous n'avons, je le répète, pas lieu de désespérer d'arriver au but un jour.